Redutor de arrasto de fluido de fraturamento catiônico

As condições aplicáveis do redutor de arrasto catiônico precisam ser avaliadas de forma abrangente, em combinação com as características do reservatório, sistemas de fluidos de fraturamento, técnicas de construção e requisitos ambientais. O objetivo é adaptar-se a cenários complexos, aproveitando as funções especiais dos grupos catiônicos e a estabilidade da eficiência de redução de arrasto. 

As condições específicas aplicáveis são as seguintes: 

1. Condições geológicas do reservatório 

1) Reservatórios ricos em minerais argilosos

É aplicável a reservatórios de arenito com teor de argila de 5%, especialmente quando o reservatório contém argilas expansivas (montmorilonita, ilita - camada mista de esmectita) ou partículas finas de fácil migração (caulinita, clorita). 

Motivo: Grupos catiônicos podem inibir o inchaço da argila por meio da adsorção eletrostática e ancorar partículas dispersas, reduzindo a sensibilidade do fluido de fraturamento à água no reservatório, formando uma proteção sinérgica com a função redutora de arrasto. 

2) Formações de alta salinidade

É aplicável a reservatórios com salinidade total da água de formação 10⁴ mg/L (especialmente aqueles contendo íons divalentes como Ca²⁺ e Mg²⁺), como reservatórios de petróleo e gás intersalinos e arenitos de fácies costeira. 

Motivo: Os grupos carregados positivamente da cadeia molecular do redutor de arrasto catiônico são menos afetados pela blindagem de íons salinos e podem manter um estado estendido em um ambiente com alto teor de sal, mantendo a eficiência de redução de arrasto (superior ao problema de enrolamento e falha do redutor de arrasto aniônico em condições com alto teor de sal). 

3) Reservatórios de baixa permeabilidade 

É aplicável a reservatórios compactos com permeabilidade de matriz < 10 mD, como reservatórios de gás de xisto e óleo compacto. 

Motivo: Reservatórios de baixa permeabilidade são mais sensíveis ao entupimento dos poros. A dupla função de dilatação + redução de arrasto do redutor de arrasto catiônico pode reduzir os danos à permeabilidade causados pela invasão do filtrado do fluido de fraturamento e proteger a condutividade do reservatório. 

2. Características dos sistemas de fluidos de fraturamento 

1) Sistemas de fluidos de fraturamento à base de água 

É aplicável somente a redutores de arrasto à base de água para fluidos de fraturamento (incluindo géis lineares, géis reticulados, slickwater, etc.) e não é aplicável a fluidos de fraturamento à base de óleo ou álcool. 

Motivo: As cadeias poliméricas do redutor de arrasto catiônico precisam se dissolver e se estender em uma solução aquosa para exercer o efeito de redução de arrasto. O ambiente em fase oleosa fará com que as cadeias moleculares se enrolem ou precipitem. 

2) Sistemas Complexos com Múltiplos Aditivos

É aplicável ao redutor de arrasto para sistemas de fluidos de fraturamento compostos com reticuladores (como bórax, zircônio orgânico), quebradores de gel (como persulfatos, enzimas), bactericidas e outros aditivos. 

Motivo: O redutor de arrasto catiônico precisa ser compatível com outros aditivos (por exemplo, não interferir na reticulação do gel e não ser degradado prematuramente pelo agente de quebra do gel). Após o projeto molecular, ele pode se adaptar a formulações complexas e manter a estabilidade durante todo o processo. 3. Requisitos da Técnica de Construção 

1). Fraturamento de seção horizontal longa ou de poço profundo

É aplicável a poços horizontais com comprimento de seção horizontal > 1000 m ou fraturamento de poços profundos com profundidade vertical > 3000 m. 

Motivo: A resistência ao atrito ao longo da longa seção horizontal/poço profundo é alta (a perda de resistência ao atrito pode atingir 30% a 50% da pressão total da bomba). A redução do arrasto catiônico pode reduzir a resistência ao atrito turbulento em 40% a 70%, reduzindo a perda de pressão da bomba e garantindo que o fluido de fraturamento entre em cada conjunto de fraturas uniformemente, de acordo com o deslocamento projetado. 

2) Cenários de construção de alto deslocamento 

É aplicável à fraturamento em larga escala (como fraturamento volumétrico) com um deslocamento de construção > 10 m³/min. 

Motivo: Em deslocamentos elevados, a intensidade da turbulência do fluido é maior e a necessidade de redução do arrasto é mais urgente. As moléculas de cadeia longa do redutor de arrasto catiônico podem suprimir vórtices com mais eficácia e manter um estado de baixa resistência ao atrito. 

4. Requisitos ambientais e de estabilidade 

1). Reservatórios de média a alta temperatura (que exigem modificação resistente à temperatura) Produtos convencionais são aplicáveis a reservatórios ≤ 120°C. Após modificação resistente à temperatura (como introdução de anéis aromáticos e grupos heterocíclicos), eles podem ser aplicáveis a reservatórios de alta temperatura de 120 a 180°C. 

Motivo: Altas temperaturas podem causar degradação termo-oxidativa das cadeias poliméricas. O projeto molecular é necessário para melhorar a resistência ao calor e evitar a redução da eficiência do redutor de arrasto para o fluido de fraturamento devido à quebra da cadeia molecular. 

2. Ambientes de fluidos de fraturamento com pH baixo ou neutro 

É aplicável o uso de redutores de arrasto para sistemas de fluidos de fraturamento com pH de 5 a 9. Um ambiente fortemente ácido (pH < 3) ou fortemente alcalino (pH < 11) pode causar falha dos grupos catiônicos (como protonação desequilibrada de aminas). 

Resumo 

A lógica básica de aplicação do redutor de arrasto catiônico para fluidos de fraturamento é: com base na necessidade de redução de arrasto, sobreposta a cenários em que o reservatório precisa de proteção contra dilatação/resistência ao sal. Seu cenário ideal de aplicação é: um reservatório de alta salinidade e baixa permeabilidade contendo argilas expansivas, utilizando redutor de arrasto para fluido de fraturamento em construções de fraturamento de seção horizontal longa e alto deslocamento, e a temperatura do reservatório está dentro de sua faixa de resistência à temperatura.